JP5855530B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、肉、魚、加工食品、医薬品等の被検査物（被検査物）中に混入した異物を検出するＸ線検査装置に関し、特に、Ｘ線発生器から照射されて被検査物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出して異物を検出するＸ線検査装置に関するものである。

例えば食品などの被検査物への異物の混入の有無を検出するために、従来からＸ線検査装置が用いられている。この種の従来のＸ線検査装置では、搬送される被検査物にＸ線を照射し、この照射したＸ線の透過量から被検査物中に異物が混入しているか否かを検出して異物の有無を検査している。

また、この種のＸ線検査装置においては、Ｘ線管内部のフィラメントは、Ｘ線照射にともないフィラメントを構成する金属が蒸発により細くなり、最終的には断線してＸ線が照射できなくなってしまう。

従来、この種のＸ線検査装置では、フィラメントに印加されるフィラメント電圧とフィラメントに流れるフィラメント電流に基づいてフィラメントの断線を予測し、フィラメントの断線予告をユーザに告知することにより、フィラメントが突然断線して使用不可能になることを回避するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された技術では、フィラメントが突然断線して使用不可能になることは回避することができるが、フィラメント断線予告後に直ちにフィラメントを交換することができない等の理由により継続してＸ線管を使用してフィラメントが断線した場合は、装置の使用を一旦中断してＸ線管を交換しなければならない。

そこで、この問題に対処するものとして、１つのＸ線管に２つのフィラメントを備えるとともに、フィラメントトランスの１次側に流れるフィラメント電流が規定値以下になったことに基づいてフィラメントの断線を検出し、残りのフィラメントに切り替えて使用するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−６４３８８号公報 特開２００４−２９６２４２号公報

しかしながら、特許文献２に記載されたＸ線検査装置では、フィラメントトランスの１次側でフィラメント電流を検出しているため、フィラメントトランスの２次側の状態を詳細に判断することができないため断線検出精度が劣るという問題があった。

そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、高精度にフィラメントの断線を検出することができるＸ線検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線検査装置は、複数のフィラメントを陰極に有するＸ線管と、前記Ｘ線管の陰極から陽極に流れる電流をＸ線管電流として検出するＸ線管電流検出手段と、前記Ｘ線管の陰極から陽極に印加される電圧をＸ線管電圧として検出するＸ線管電圧検出手段と、前記Ｘ線管の陰極から陽極に電圧が印加されたときの前記Ｘ線管電流検出手段が検出したＸ線管電流と、前記Ｘ線管電圧検出手段が検出したＸ線管電圧と、に基づいて前記複数のフィラメントの何れかが断線したと判断する断線判断手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、複数の電力を供給するフィラメントトランスの２次側でＸ線管電流検出手段およびＸ線管電圧検出手段により検出されたＸ線管電流およびＸ線管電圧と、に基づいて、フィラメントの断線を判断しているため、高精度にフィラメントの断線を検出することができる。

また、本発明に係るＸ線検査装置は、前記断線判断手段により前記フィラメントの断線が判断されたことを報知する断線報知手段を備えたことを特徴とする。

この構成により、フィラメントが断線したことが断線報知手段により報知されるため、フィラメントの断線への対応を利用者が速やかに行うことができる。

また、本発明に係るＸ線検査装置は、前記複数のフィラメントのうち電力を供給するフィラメントを何れか１つのフィラメントに切り替えるフィラメント切り替え手段を備え、断線判断手段が、電力を供給するフィラメントを前記フィラメント切り替え手段により順次切り替えて断線の判断を行うことを特徴とする。

この構成により、フィラメントの断線および何れのフィラメントが断線したかを断線判断手段が判断して断線報知手段に報知させることが可能となり、フィラメントの断線への対応を利用者が速やかに行うことができる。

本発明は、高精度にフィラメントの断線を検出することができるＸ線検査装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置の側面および内部構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置のＸ線発生器のＸ線管電流およびＸ線管電圧の検出部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るＸ線検査装置のＸ線発生器のフィラメント切り替え部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、フィラメントが断線していないときのＸ線管電圧とＸ線管電流の関係を示し、（ｂ）は、フィラメントが断線しているときのＸ線管電圧とＸ線管電流の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線検査装置１は、搬送部２と検出部３とを筐体４の内部に備え、表示部５を筐体４の前面上部に備えている。

搬送部２は、被検査物である被検査物Ｗを所定間隔をおいて順次搬送するものである。この搬送部２は、例えば筐体４の内部で水平に配置されたベルトコンベアにより構成されている。搬送部２は、図１に示す駆動モータ６の駆動により予め設定された搬送速度で搬入口７から搬入された被検査物Ｗを搬出口８側（図中Ｘ方向）に向けて搬送面としてのベルト面２ａ上を搬送させるようになっている。筐体４の内部においてベルト面２ａ上を搬入口７から搬出口８まで貫通する空間は搬送路２１を形成している。

検出部３は、順次搬送される被検査物Ｗに対し、搬送路２１の途中の検査空間２２においてＸ線を照射するとともに被検査物Ｗを透過するＸ線を検出するものであり、搬送路２１の途中の検査空間２２の上方に所定高さ離隔して配置されたＸ線発生器９と、搬送部２内にＸ線発生器９と対向して配置されたＸ線検出器１０を備えている。

Ｘ線発生源としてのＸ線発生器９は、金属製の箱体１１の内部に設けられた円筒状のＸ線管１２を図示しない絶縁油に浸漬した構成を有しており、Ｘ線管１２の陰極からの電子ビームを陽極のターゲットに照射させてＸ線を生成している。Ｘ線管１２は、その長手方向が被検査物Ｗの搬送方向（Ｘ方向）となるよう配置されている。Ｘ線管１２により生成されたＸ線は、下方のＸ線検出器１０に向けて、図示しないスリットにより略三角形状のスクリーン状となって搬送方向（Ｘ方向）を横切るように照射されるようになっている。Ｘ線管１２は、後述するように複数（本実施の形態では２つ）のフィラメントを陰極に備えている。

Ｘ線検出器１０は、搬送される被検査物Ｗの搬送方向（Ｘ方向）の平面上で搬送方向と直交するＹ方向に複数の検出素子が一直線上に配置されたものである。具体的には、Ｘ線検出器１０は、ライン状に整列して配設された複数の検出素子としてのフォトダイオード（不図示）と、フォトダイオード上に設けられたシンチレータ（不図示）とからなるラインセンサ（不図示）とを含んで構成される。また、Ｘ線検出器１０は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部４１を備えており、このＡ／Ｄ変換部４１によりフォトダイオードからの輝度値データをデジタルデータに変換し、濃度データであるＸ線画像として出力するようになっている。Ｘ線検出器１０は、被検査物Ｗの搬送方向（Ｘ方向）の平面上で直交する方向（Ｙ方向）に直線状に延在するラインセンサによって被検査物Ｗを透過するＸ線を検出し、検出したＸ線の量に応じた濃淡画像を出力するようになっている。

図２に示すように、搬送路２１内の天井部２１ａには、搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数個所にＸ線遮蔽用の遮蔽カーテン１６が吊り下げ配置されている。遮蔽カーテン１６は、Ｘ線を遮蔽する鉛粉を混入したゴムシートをのれん状（上部が繋がっており下部が帯状に分割された状態）に加工したものから構成されており、検査空間２２から搬送路２１を介してＸ線が筐体４の外部に漏えいすることを防止するものである。遮蔽カーテン１６は、本実施の形態では、搬入口７と検査空間２２との間、および検査空間２２と搬出口８との間にそれぞれ２枚ずつ設けられており、１つの遮蔽カーテン１６が被検査物Ｗと接触して弾性変形して隙間が生じた場合でも、他の遮蔽カーテン１６がＸ線を遮蔽するので漏えい基準量を超えることなくＸ線の漏えいを防止できるようになっている。搬送路２１における遮蔽カーテン１６により囲まれた内側の空間が検査空間２２を構成している。

Ｘ線検査装置１は、Ｘ線検出器１０からのＸ線画像が入力されるとともに被検査物Ｗ中の異物の有無を検査する制御回路４０と、制御回路４０による検査結果等を表示出力する表示部５と、制御回路４０への各種パラメータ等の設定入力を行う設定操作部４５とを備えている。

表示部５は、平面ディスプレイ等から構成されており、ユーザに対する表示出力を行うようになっている。この表示部５は、被検査物Ｗの良否判定結果を「ＯＫ」や「ＮＧ」等の文字または記号で表示するとともに、総検査数、良品数、ＮＧ総数などの検査結果を、既定設定として、または、設定操作部４５からの所定のキー操作による要求に基づいて表示するようになっている。

設定操作部４５は、ユーザが操作する複数のキーやスイッチ等で構成され、制御回路４０への各種パラメータ等の設定入力や動作モードの選択等を行うものである。なお、表示部５と設定操作部４５とを、タッチパネル式表示器として一体構成してもよい。

制御回路４０は、Ｘ線検出器１０から受け取ったＸ線画像を記憶するＸ線画像記憶部４２と、Ｘ線画像記憶部４２から読み出したデータに対してフィルタや特徴抽出するための画像処理を施す画像処理部４３と、画像処理されたデータに対して被検査物Ｗと異物との判別を行って異物の混入の有無を判定する判定部４４と、を備えている。

また、制御回路４０は、ＣＰＵおよび制御プログラムの記憶領域または作業領域としてのメモリなどを備えて構成された制御部４６を備えている。制御部４６は、動作モードがフィラメント検査モードのときに、Ｘ線管１２のフィラメントの断線を判断するようになっている。

制御回路４０が実行する動作モードとしては、通常の動作モードである運用モードの他に、フィラメント検査モードがある。運用モードとは、検出データのＸ線画像に対して画像処理を施して異物の有無を検査する動作モードである。フィラメント検査モードとは、フィラメントの断線を検査する動作モードである。

図３に示すように、Ｘ線発生器９のＸ線管１２は、陰極としての第１フィラメント７１と第２フィラメント７２の２つフィラメントと、陽極としての１つのターゲット７３とを有しており、使用するフィラメントを第１フィラメント７１と第２フィラメント７２の一方から他方に切り替えることで、一方のフィラメントが断線した場合に他方のフィラメントを使用し、Ｘ線管１２を交換することなく継続してＸ線検査装置１を運用できるようになっている。

第１フィラメント７１と第２フィラメント７２は、互いに等しい焦点サイズを有しており、第１フィラメント７１と第２フィラメント７２の間で切り替えを行った場合に焦点サイズが変化しないようになっている。第１フィラメント７１と第２フィラメント７２との間での切り替えは、後述するフィラメント切り替え部により行われる。

また、Ｘ線発生器９は、全波整流・インバータ回路７４と、高圧トランス７５と、Ｘ線管電流検出器７６と、Ｘ線管電圧検出器７７とを備えている。

全波整流・インバータ回路７４は、交流電源７８からの交流出力を全波整流および平滑化するとともに、スイッチング処理によって交流出力に変換するようになっている。

高圧トランス７５は、全波整流・インバータ回路７４からの出力を１次側から２次側に出力し、内蔵する図示しない高圧整流器により整流して直流出力に変換するようになっている。この直流出力が不図示の高圧ケーブルを介してＸ線管１２へ印加されることにより、Ｘ線管１２において陰極の加熱されたフィラメント（第１フィラメント７１または第２フィラメント７２）から放出された熱電子が加速され、これが陽極のターゲット７３に衝突して、Ｘ線管１２はＸ線を発生するようになっている。

Ｘ線管電流検出器７６は、Ｘ線管１２の陰極（第１フィラメント７１、第２フィラメント７２）から陽極（ターゲット７３）に流れる電子の量、すなわちＸ線管電流を検出するようになっており、高圧トランス７５とフィラメント（第１フィラメント７１、第２フィラメント７２）の間に直列に接続されている。Ｘ線管電流検出器７６からの検出信号は、制御回路４０の制御部４６に入力される。

Ｘ線管電圧検出器７７は、Ｘ線管１２の陰極（第１フィラメント７１、第２フィラメント７２）と陽極（ターゲット７３）の間に印加されるＸ線管電圧を検出するようになっており、Ｘ線管１２の両極に並列に接続されている。Ｘ線管電圧検出器７７からの検出信号は、制御回路４０の制御部４６に入力される。

なお、Ｘ線管１２に流れるＸ線管電流の値は目標管電流値となるように制御されるようになっている。Ｘ線管電流の制御は、例えば、図示しない誤差アンプによりＸ線管電流の値と目標管電流値との差分を求め、この差分に基づいて図示しないフィラメント加熱回路がフィラメント電流を目標管電流値となるように制御することにより行われる。

図４に示すように、Ｘ線管電流検出器７６は、第１フィラメント７１と第２フィラメント７２との間で使用するフィラメントの切り替えを行うフィラメント切り替え部７９を備えている。

図４において、第１フィラメント７１には、第１フィラメントトランス８１の２次側から高圧電力が供給されるとともに、第２フィラメント７２には、第２フィラメントトランス８２の２次側から高圧電力が供給されるようになっている。

フィラメント切り替え部７９は、第１フィラメントトランス８１の１次側または第２フィラメントトランス８２の１次側との間で、電源供給装置８０からの電力供給を切り替えることにより、使用するフィラメントを第１フィラメント７１と第２フィラメント７２との間で切り替えるようになっている。フィラメント切り替え部７９は、制御回路４０の制御部４６からの切り替え信号に応じてフィラメントの切り替えを行う。なお、図４の電源供給装置８０は、図３の全波整流・インバータ回路７４に相当する。

ここで、フィラメント（例えば、第１フィラメント７１）が断線していない場合には、図５（ａ）に示すように、Ｘ線管電圧が出力されると、このＸ線管電圧に応じてＸ線管電流が増加するものとなる。一方、フィラメントが断線している場合には、図５（ｂ）に示すように、Ｘ線管電圧が出力されても、Ｘ線管電流が変化しない。

そこで、制御回路４０の制御部４６は、Ｘ線管電圧が出力されているときのＸ線管電流検出器７６からの検出信号に基づいて、フィラメントの断線を検出するようになっている。具体的には、制御部４６は、動作モードがフィラメント検査モードであるとき、Ｘ線管電流が図５（ｂ）の状態のときにはフィラメントが断線していると判断し、Ｘ線管電流が図５（ａ）の状態のときにはフィラメントが断線していないと判断する。

制御部４６は、電力を供給するフィラメントをフィラメント切り替え部７９により第１フィラメント７１と第２フィラメント７２との間で切り替えて断線の判断を行うようになっている。

なお、制御部４６は、Ｘ線管電流検出器７６からの検出信号のみでなく、Ｘ線管電圧検出器７７からの検出信号も同時に監視して、Ｘ線管電圧の変化に対するＸ線管電流の変化からフィラメントの断線を判断するようにしてもよい。

制御部４６は、フィラメントの断線を検出した場合には、表示部５によって、フィラメントが断線したことを報知するようになっている。表示部５には、第１フィラメント７１と第２フィラメント７２の何れ側が断線したが報知される。

なお、制御部４６は、第１フィラメント７１と第２フィラメント７２の一方のフィラメントの断線を検出した場合に、フィラメント切り替え部７９に切り替え信号を出力して、断線していない他方のフィラメントに電力を供給するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態に係るＸ線検査装置１は、複数のフィラメントである第１フィラメント７１、第２フィラメント７２を陰極に有するＸ線管１２と、Ｘ線管１２の陰極から陽極に流れる電流をＸ線管電流として検出するＸ線管電流検出器７６と、Ｘ線管１２の陰極から陽極に電圧が印加されたときのＸ線管電流検出器７６が検出したＸ線管電流に基づいて第１フィラメント７１または第２フィラメント７２の何れかが断線したと判断する制御部４６と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、第１フィラメントトランス８１および第２フィラメントトランス８２の２次側でＸ線管電流検出器７６により検出されたＸ線管電流に基づいて、制御部４６がフィラメントの断線を判断しているため、高精度にフィラメントの断線を検出することができる。

また、本実施の形態に係るＸ線検査装置１は、Ｘ線管１２の陰極から陽極に印加される電圧をＸ線管電圧として検出するＸ線管電圧検出器７７を備え、制御部４６が、Ｘ線管１２の陰極から陽極に電圧が印加されたときのＸ線管電圧検出器７７が検出したＸ線管電圧に基づいて複数のフィラメントの何れかが断線したと判断することを特徴とする。

この構成により、第１フィラメントトランス８１および第２フィラメントトランス８２の２次側でＸ線管電流検出器７６およびＸ線管電圧検出器７７により検出されたＸ線管電流およびＸ線管電圧に基づいて、フィラメントの断線を判断しているため、高精度にフィラメントの断線を検出することができる。

また、本実施の形態に係るＸ線検査装置１は、制御部４６によりフィラメントの断線が判断されたことを報知する表示部５を備えたことを特徴とする。

この構成により、フィラメントが断線したことが制御部４６の制御により表示部５に表示されるため、フィラメントの断線への対応を利用者が速やかに行うことができる。

また、本実施の形態に係るＸ線検査装置１は、複数のフィラメントのうち電力を供給するフィラメントを何れか１つのフィラメントに切り替えるフィラメント切り替え部７９を備え、制御部４６が、電力を供給するフィラメントをフィラメント切り替え部７９により順次切り替えて断線の判断を行うことを特徴とする。

この構成により、フィラメントの断線および何れのフィラメントが断線したかが、制御部４６の制御により表示部５に表示されるため、フィラメントの断線への対応を利用者が速やかに行うことができる。

以上のように、本発明に係るＸ線検査装置は、高精度にフィラメントの断線を検出することができるという効果を有し、Ｘ線発生器から照射されて被検査物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出して被検査物を検査するＸ線検査装置として有用である。

１ Ｘ線検査装置
２ 搬送部
２ａ ベルト面
３ 検出部
４ 筐体
５ 表示部（断線報知手段）
７ 搬入口
８ 搬出口
９ Ｘ線発生器
１０ Ｘ線検出器
１１ 箱体
１２ Ｘ線管
１６ 遮蔽カーテン
２１ 搬送路
２１ａ 天井部
２２ 検査空間
４０ 制御回路
４１ Ａ／Ｄ変換部
４２ Ｘ線画像記憶部
４３ 画像処理部
４４ 判定部
４５ 設定操作部
４６ 制御部（断線判断手段）
７１ 第１フィラメント
７２ 第２フィラメント
７３ ターゲット（陽極）
７４ 全波整流・インバータ回路
７５ 高圧トランス
７６ Ｘ線管電流検出器（Ｘ線管電流検出手段）
７７ Ｘ線管電圧検出器（Ｘ線管電圧検出手段）
７８ 交流電源
７９ フィラメント切り替え部（フィラメント切り替え手段）
８０ 電源供給装置
８１ 第１フィラメントトランス
８２ 第２フィラメントトランス
Ｗ 被検査物

Claims (3)

1. 複数のフィラメント（７１、７２）を陰極に有するＸ線管（１２）と、
   前記Ｘ線管の陰極から陽極に流れる電流をＸ線管電流として検出するＸ線管電流検出手段（７６）と、
   前記Ｘ線管の陰極から陽極に印加される電圧をＸ線管電圧として検出するＸ線管電圧検出手段（７７）と、
   前記Ｘ線管の陰極から陽極に電圧が印加されたときの前記Ｘ線管電流検出手段が検出したＸ線管電流と、前記Ｘ線管電圧検出手段が検出したＸ線管電圧と、に基づいて前記複数のフィラメントの何れかが断線したと判断する断線判断手段（４６）と、を備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
2. 前記断線判断手段により前記フィラメントの断線が判断されたことを報知する断線報知手段（５）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記複数のフィラメントのうち電力を供給するフィラメントを何れか１つのフィラメントに切り替えるフィラメント切り替え手段（７９）を備え、
   前記断線判断手段が、電力を供給するフィラメントを前記フィラメント切り替え手段により順次切り替えて断線の判断を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線検査装置。

Images